Type de document

Rapports de recherche scientifique

Année de publication

2010

Langue

Français

Résumé

Cette étude porte sur le développement d’un prototype de siège d’opérateur de métro permettant d’atténuer les vibrations et d’améliorer le confort, tout en convenant à l’espace très restreint de la loge de conduite. Le siège actuellement utilisé (strapontin) et conçu il y a une trentaine d’années, s’avère insatisfaisant : il est de confection rudimentaire et amplifie les vibrations. Cette étude fait suite à l’analyse ergonomique et vibratoire du poste d’opérateur de métro (Bellemare et coll., 2005, Beaugrand et coll., 2006; Beaugrand et coll. 2004; Boileau et coll., 2005).

La démarche de développement du prototype de siège repose sur la collaboration entre les chercheurs en ergonomie et en vibration et sur la participation soutenue d’un groupe de travail paritaire composé du personnel de l’entreprise, des chercheurs et d’un concepteur de siège.

Un document d’appel d’intérêt visant à solliciter la participation de fournisseurs a été rédigé en listant les critères d’ergonomie, de vibration, d’ingénierie, d’entretien, de SST et d’approvisionnement. Parmi les principes généraux recherchés pour le siège, on note : volume restreint; conception faite à partir de composants existants; mobilité (gauche/droite, avant/arrière, rotation) pour convenir aux deux modes de conduite (manuelle et automatique); rapidité et facilité d’ajustement (les opérateurs peuvent changer de train aux 20 minutes); fréquence naturelle inférieure à 1,7 Hz; indépendance par rapport à l’énergie du train. Des tests sur un simulateur de vibration et une évaluation ergonomique de trois sièges proposés par deux fournisseurs ont révélé qu’aucun ne convenait (facteur SEAT1 > 1). La recherche d’une suspension s’est poursuivie avec un seul fournisseur (nommé par la suite « le concepteur »). Une combinaison de coussin et de suspension pneumatique adéquate (facteur SEAT moyen de 0,86) a été retenue; le concepteur proposait d’installer une pompe manuelle pour satisfaire au critère d’ingénierie (indépendant de l’énergie du train). Pour convenir à l’espace très restreint de la loge, la suspension a dû être tournée de 90 degrés.

Une première version de prototype de siège a été testée avec 12 opérateurs dans une maquette de loge grandeur réelle. Ces tests ont montré que : les plages d’ajustement disponibles convenaient aux besoins des opérateurs leur permettant d’adapter leur position selon les deux modes d’opération; le prototype constituait une bonne amélioration par rapport au strapontin d’origine; des améliorations devaient être apportées au rembourrage des coussins. Parallèlement, des tests préliminaires sur le simulateur de vibration ont permis de conclure que le facteur SEAT était satisfaisant, même quand la suspension n’était pas ajustée à mi-course. Bien que cela ne soit pas recommandé habituellement, il a été jugé acceptable d’utiliser la suspension pour ajuster la hauteur du siège afin de simplifier les ajustements requis. À cette étape, le critère d’ingénierie a été révisé, un compresseur pouvait être installé pour gonfler la suspension à partir de l’énergie du train.

Dans la seconde version du prototype, le concepteur a apporté des améliorations aux systèmes d’ajustement de la position du siège et de la suspension de même qu’aux coussins. La suspension installée, plus récente que celle préalablement testée, a dû être modifiée pour convenir aux critères en déplaçant les butées et en retirant l’amortisseur. Par ailleurs, pour éliminer un effet de tangage, l’assise a été reculée de 7,5 cm par rapport à la suspension. Le prototype a ensuite été testé de façon statique puis dynamique sur le simulateur de vibration, avec la participation de 11 opérateurs dans différentes conditions reflétant l’utilisation réelle (ex. ajustement en hauteur, position du siège en translation et rotation, classes spectrales, poids des opérateurs). Les résultats confirment que la suspension est plus performante dans les conditions suivantes : sans l’amortisseur, ajustée à mi-course, lorsque le poids de l’opérateur est élevé et que le niveau de vibration est élevé. Les niveaux d’inconfort ressentis étaient « légers » ou moindre (échelle de Cameron 1996) pour 40 des 44 situations testées sur le simulateur de vibration et pour les 11 situations testées statiquement. De façon générale, les opérateurs se sont dits très satisfaits du siège, notamment de la poignée permettant de régler simultanément la position du siège dans les axes avant/arrière, gauche/droite et en rotation.

Suite à quelques modifications, une troisième version du prototype a été testée dans les conditions réelles d’utilisation par 19 opérateurs pour documenter les aspects suivants : niveaux vibratoires, inconforts liés aux vibrations durant le parcours, inconfort général et localisé, appréciation des différentes caractéristiques du siège, effet sur la réalisation des tâches et sur la sécurité. Les résultats montrent que la quasi-totalité des opérateurs (18/19) trouvent que le nouveau siège est « beaucoup mieux » que leur strapontin actuel. Le prototype permet un meilleur support du corps et sa mobilité permet de varier les postures pour mieux convenir à chaque mode de conduite. Cependant, en raison de l’espace très restreint de la loge et de la disposition du manipulateur, les postures demeurent le résultat de compromis. Le nouveau siège modifie peu la façon de réaliser les tâches à l’exception de l’adaptation nécessaire pour actionner le manipulateur2 lorsque la suspension s’active. Par ailleurs, six des sept opérateurs ayant choisi de régler leur siège bas, et qui ont donc peu gonflé la suspension, ont mentionné des inconforts qu’ils associaient aux vibrations ou que la suspension était un peu trop souple. Les mesures vibratoires montrent cependant que le siège atténue globalement les vibrations (SEAT global entre 0,86 et 0,99); les meilleures performances ont été notées lorsque la suspension était à mi-course. L’examen plus approfondi des données a révélé un effet d’amplification d’une composante vibratoire située à 2,4 Hz lorsque le siège n’était pas ajusté à mi-course, et particulièrement lorsque le siège était réglé bas, ce qui pouvait occasionner des inconforts. Ceci met donc en évidence l’importance de considérer, lors des essais dynamiques, non seulement le facteur SEAT mais également, pour des raisons d’inconfort, l’analyse des niveaux vibratoires selon le contenu fréquentiel.

Des recommandations ont été faites à l’entreprise (i.e. la société de transport) concernant des essais à plus long terme du prototype et la possibilité d’ajouter un ajustement en hauteur indépendant de la suspension. L’entreprise compte amorcer prochainement ces essais. De plus, pour minimiser les erreurs et prendre en compte les exigences du travail d’opérateur lors la conception, l’entreprise a transformé sa pratique : elle a exigé, dès l’appel d’offre de la nouvelle génération de train, qu’un groupe de travail soit impliqué dans les différentes étapes de conception du poste de conduite et qu’une maquette grandeur nature soit réalisée et testée par plusieurs opérateurs.

1. SEAT : Seat Effective Amplitude Transmissibility. Un facteur SEAT inférieur à 1,0 représente une atténuation des vibrations tandis qu’un facteur supérieur à 1,0 représente une amplification des vibrations.

2. Manette servant à réguler la vitesse du train.

ISBN

9782896314102 (PDF)

9782896314096 (version imprimée)

Mots-clés

Métro, Subway, Siège de conducteur, Driver seat, Évaluation ergonomique, Ergonomic evaluation, Amortissement des vibrations, Vibration damping, Posture assise, Sitting posture, Évaluation du confort, Comfort assessment, Évaluation du matériel, Evaluation of equipment, Montréal-région, Montreal-region, Québec

Numéro de projet IRSST

0099-3910

Numéro de publication IRSST

R-631

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